Система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транспортной машины

Система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транспортной машины

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Г г АТЕ! ...., - :.. .Кля

О П И С А Н 4Ф- и

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Соцмалмстнмеских

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлеио17.06.76 (21) 2374239/27-11 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл

В 60 К 41/06

Р 16 Н 5/66

Гссударстввнный наихтвт

СССР аа данам нзобратвннй и атнрытнй

Опубликовано 25.07.79,Бюллетень № 27 (53) УДК 629.113 -585.52 (088.8) Дата опубликования описания28.07.79

В. В. Кацыгин, И. П. Ксеневич, И. С. Нагорскш1, В. T. Власов

М. N, Пинскер, А. С. Солонский, А. А. Успенский и В. Ф. Чабан (72) Авторы изобретения

Центральный научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства нечерноземной зоны

СССР и Минский тракторный завод (71) Заявители (54) СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕС1Ж1 О Znr SenEHVH

СТУПЕНЧАТОЙ КОРОБКОЙ ПЕРЕДАЧ

ТРАНСПОРТНОЙ NAШИНЫ

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано на транспортных машинах как с механической, так и с гидромеханической передачей, имеющих ступенчатую коробку передач с командным управлением. 5

Известна система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транспортной машины, содержащая датчики скорости вращения выходного вала коробки передач, положения задающего рычага регулятора и рейки топливного насоса, дал о чик линейного ускорения, реверсивный коммутатор, ключи и сравнивающие устройства, к одному из входов каждого из которых через суммирующие резисторы подключены датчики положения задающего рычага регулятора и рейки топливного насоса, к другому - выходы ключей, а к выходу одного и другого сравнивающих устройств через вентили подключены соот- 2О ветственно суммирующий и вычитающий входы реверсивного коммутатора, каждый из входов которого через диод соединен с обмоткой одного из электромагнитов исполнительных устройств и управляющим входом одного из ключей, рабочий вход которого соединен с датчиком скорости вращения выходного вала коробки передач (1).

Однако в такой системе датчик линейного ускорения используется только на какой-либо одной передаче в соответствии с расчетом, в связи с чем система работает э х ектявно только на одной передаче„На остальных передачах роль линейного ускорения как информационного параметра уменьшается, что снижает качество управления, Известна система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транспортной машины, содержащая датчики положения задающего рычага регулятора и рейки топливного насоса илинейного ускорения н источник постоянного напряжения, подключенные к одним из выводов соответствующих cуммируюших резисторов, группы ключей и сравнивающие устройства, выходы которых через вентили соединены

674943 с суммирующим и вычитаюшим входами реверсивного коммутатора, каждый из выходов которого через диод соединен с обмоткой одного из электромагнитов исполнительных устройств, соответствующим выходом контроллера и управлчющим входом . одного из первой группы ключей, рабочий вход каждого из которых соединен с датчикам c>I:opocTH Вращения ВыхОднОГО вала коробки передач (2), Недостатком этой системы является низкая точность работы, так как информативность используемых параметров (,положения рейки, задающего рычага регулятора топливного насоса и скорости вращения выходного вала коробки передач) не постоянна и зависит от режима движения машины.

Цель изобретения - повышение качест- >о ва управления и надежности в работе системы путем использования различных информационных параметров при движении под нагрузкой, по инерции и при торможении. 25

Это достигается тем, что система снабжена соединенными последовательнс конечным Выключателем, связанным с задающим рычагом регулятора топливного насоса, элементами задержки, параллель- ЗО но каждому из которых включен диод, и инвертором, один из второй группы ключей соединен последовательно с обмотками электромагнитов исполнительных устройств и подключен управляющим входам к выходу первого элемента звдер>кки, другие подключены попарно своими выходами к одному из входов сравнивающих устройств, другие входы которых соединены с источником постоянного напряжения, при- о чем управляющий вход одного иэ ключей в каждой упомянутой паре соединен с выходом второго элемента задержки, другога — e выходом инвертора, а p t>o ;å входы первого и второго ключей каждой пары соединены соответственно с другими выводами суммирующих резисторов и Выходами ключей первой группы„соединенными дополнительно через резистор с датчиком положения задающего рычага ре- о гулятора топливного насоса. Для исхлючения случайных срабатываний при резкам изменении поло>кения рычага регулятора топливного насоса при движении машины под нагруакой, она снабжейа диф- ы ференциаторами, включенными каждый между датчикам положения задающего рычага регулятора тапливнога насоса и рабочим Входам одного из каждой пары ипа4 чей. Для повышения качества управления при различных режимах работы машины каждое из сравнивающих устройств выполнено на последовательно соединенных компаратаре и генераторе с управляемой частотой, управляющий вход которого соединен с выходом инвертара.

На чертеже наказана функциональная схема системы.

Система содержит сравнивающие устройства 1 и 2, состоящие каждое из компаратора 3 и ждущего генератора с управляемой частотой и подающие команды на включение низшей и высшей передач ре» версивному коммутатору 5. К каждому из первых кодов 6 и 7 сравнивающих устройств подсоединены выходы ключей 8-11, а ко вторым входам присоединен через резисторы 12 и 13 источник постоянного напряжения + E. Через суммирующие резисторы 14-17 и дифференцивтор, состоящий из резистора 18 и конденсатора 19, подключены соответственно датчик 20 линейнога ускорения машины, состоящей из тахагенервтора 21, ввл которого связан с ведомым колесом машины, конденсатора

22„инвертируюшега усилителя 23 и резистора 24, включенного в цепь обратной связи усилителя, источник постоянного напряжения +Е, датчики 25 и 26 положения рейки и задающего рычага регулятора топливного насоса к рабочему входу ключа 8, а через суммирующие резисторы 27-30 и дифференциатор, -состоящий из резистора 31 и конденсатора 32, упомянутые датчики и источник напряжения подсоединены к. рабочему входу ключа 10. Рабочие входы ключей 9, 11 подсоединены через суммирующий резистор 33 к выходу датчика 26 задающего рычага регулятора топливного насоса, а через суммирую>ций резистор 34 и масштабные резисторы 35, 36 и 37 соответственно к выходам ключей 38, 39, 40, рабочие входы которых подсоединены к выходу датчика 41 скорости (частоты) вращения выходного вала коробки передач. Управляющие входы этих ключей и первые концы обмоток электромагнитов 42, 43, 44 исполнительных устройств подключены к выходам 45, 46, 47 коммутатора 5, подающим команду на включение первой, второй и третьей передач. Вторые концы обмоток упомянутых электромагнитов присоединены к выходу ключа 48, рабочий вход которого соединен с отрицательным полюсом источника напряжения, а управляющий подсоединен к входу элемента 49 задержки. Выход элемента 49 присоеди674943 нен к входу инвертора 50 и к управляюшим входам ключей 8, 10. Выход инвертора I

50 подсоединен к управляюшим входам ключей 9, 11 и к входам, управляюшим частотой ждуших генераторов 4.

К входу элемента 49 задержки подключен выход элемента 51 задержки, вход которого через контакты конечного выключателя 52 соединен с отрицательным полюсом источника напряжения, а сам конечный выключатель соединен механически с задаюшим рычагом регулятора топливного насоса, так, что его контакты замкнуты, когда рычаг (педаль подачи топлива) находится в положении

"холостой ход двигателя".

Вход и выход каждого элемента задержки эашунтирован диодами 53, 54.

На суммируюшем и- вычитаюшем входах

55, 56 реверсивного коммутатора 5 установлены диоды 57, 58. К катодам этих диодов подключены через резисторы 59, 60 выходы 45, 47 реверсивного коммутатора 5, подаюшие команды на включени ° высшей и низшей передач. К выходам компараторов 3 сравниваюших устройств 1, 2 подсоединены лампы накаливания 61, 62 которые оповешают водителя о необходимости переключения диИпазона в трансмиссии машины. Ручной переключатель (контроллер) 63 позволяет изменять номер передачи в коробке передач. Диоды 64, 65, 66 исключают обратный ток через электромагниты 42, 43, 44 при закрытом ключе 48.

Изменением номинальной величины резисторов 12, 13, 33, 34 задают пороги срабатывания сравнивающих устройств

1, 2 при работе системы по скорости и положению задаюшего рычага регулятора топливного насоса. Резисторами 1 5, 28 также изменяют пороги срабатывания сравниваюших устройств, а резисторы 14, 15, 16, 17, 27, 28, 29, 30 позволяют задавать необходимый закон переключения передач при работе системы по положению рейки, перемешение задаюшего рычага регулятора топливного насоса и ускорению машины.

Система работает следуюшим образом.

Сравниваюшее устройство 1 срабатывает в том случае, когда потенциал на

его входе, соединенном с резистором 12, меньше потенциала на входе, соединенном с датчиками ускорения, положения задаюшего рычага регулятора и рейки топливного насоса. Оно подает команду

Зо

55 на включение следуюшей, низшей передачи. Сравниваюшее устройство 2 срабатывает в гом случае, когда потенциал на его входе, соединенном с резистором 1 3, больше потенциала на входе, соединенном с датчиками ускорения, положения задаюшего рычага регулятора и рейки. Оно подает команду на включение следующей, высшей передачи.

Когда в соответствии с выбранным законом переключения передач будет достигнуто равенство потенциалов на входах сравниваюшего устройства 1, подающего команду на включение низшей передачи, на его выходе, соединенном с вычитаюшим входом 56 реверсивного коммутатора 5, появится импульс. Под его воздействием реверсивный коммутатор 5 перейдет в следующее устойчивое состояние и подаст команду на включение смежной низшей передачи, выключив ту, которая была включена перед этим.

Если. контроллер 63 находился в положении А, то при отпускании педали подачи топлива в положение "холостой ход двигателя" во время движения машины под нагрузкой на второй передаче замыкаются контакты конечного выключателя

52 и через диоды 53, 54 соединяют с отрицательным полюсом источника напряжения управляюшие входы ключей 8, 10, вход инвертора 50 и управляющий вход ключа 48. Ключи 8, 10 закрываются и отсоединяются входы 6,7 сравнивающих устройств 1, 2 от выходов датчиков 25, 26 положения рейки и рычага регулятора топливного насоса. Ключ 48 отсоединяет обмотки электромагнитов 42, 43, 44 от отрицательного полюса источника напряжения, при этом сигнал с выхода реверсивного коммутатора 5 на включение обмотки из электромагнита второй передачи не приводит к включению передачи, так как второй конец ее отсоединен от отрицательного полюса источника напряжения ключом 48. Положительный потенциал, поступая с выхода инвертора 50, воздействует на управляюшие входы ключей 9, 11, открывает их и соединяет выходы датчиков

4l, 26 скорости и положения задаюшего рычага регулятора топливного насоса с входами 6,7 сравнивающих устройств 1, 2, а также поступает на входы, управляюшие частотой ждушпх генераторов 4 и изменяет ее на более высокую.

При уменьшении скорости движения машины до определенного предела наступает равенство напряжения, поступаюшего на вход 6 через ключ 9 и резисторы 33, 34, 36 от датчиков 26, 41 положения рычага регулятора и скорости, и напряжения, поступающего от источника +Е через резистор 12 на второй вход сравнивающего устройства 1. Сумма потенциалов датчиков 26, 41 достигает заданного значения при определенных соотношениях хода рычага регулятора и скорости движения машины благодаря тому, что при увеличении хода рычага регулятора топливного насоса, потенциал на выходе датчикауменьщается.Компаратор 3 срабатывает и потенциал с его выхода поступает на вход ждущего генератора 4,. Вапускает его. Импульс с его выхода поступает на вычитаюший вход 56 реверсивного коммутатора 5, вызывает его переключение и подачу напряжения с выхода 45" к обмотке 42 электромагнита, второй конец которой отсоединен от отрицательного полюса источника йапряжения, и управляющему входу ключа 38, откшочив напряжение от обмотки 43 электромаг25 нита и ключа 39. При Вьпипоченип кшоча

39 и включении ключа 38 изменится масштаб напряжения датчика 4:L, поступающего через .резистор 35 к резистору 34 и далее на вход 6 сравниваыцего устрой5О ства 1. Равенство напряжений на его входах исчезнет и следующий импульс на его входе ие появится. Потенциал с выхода 45 через резистор 60 закроет диод

58. Следует отметить, что быстродействие реверсивного коммутатора и ключей

38, 39, 40 на порядок выше быстродействия сравнивающих устройств 1, 2.

ПО этОЙ причине после перВОго Hk,».

40 пульса сравнивающих устройстВ коммута тор 5 и ключи 38, 39, 40 успевают преИЗВЕСТИ ВСЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ДО ПОЯВЛЕНИЯ

ВторогО импульса.

Обратное переключение на вторую пе

45 редачу происходит аналогичным образом..

При дальнейшем уменьшении скорости на ttepsoA передаче сработает сравнивающее устройство 1, но так как диод 58 закрыт, то его импульсв не пойдут на, 5О

Вычитаюший ВКОд реВерсиВногО коммута" тора 5 и переключения коммутатора в другое устойчивое состояние не произойдет. Б этом случае при работе сравнивакицего устройства 1 напряжение с Вы55 хода компаратора 3 поступает к лампе

62, и ее свечение оповещает водителя о необходимости включения пониженного диапазона в трансмиссии машины.

Когда водитель увеличивает ход педали подачи топлива для того, чтобы прекратить движеьле по инерции, конечный выключатель- 52 разрывает свою цепь, но за время задержки (— 0,5 с), обеспечиваемой элементом 51, система выбирает необходимую передачу при новом положении педали подачи топлива (задающего рычага регулятора топливного насоса) и скорости движения машины, и при появленнии положительного потенциала на выходе элемента 51 задержки ключ 48 открывается и подключает к отрицательному полюсу источника обмотки 42, 43, 44 электромагнитов, что вызывает включение вновь выбранной, например, первой передачи.

После задержки (- 2 с), обеспечиваемой элементом 49 для исключения случайных передач, вызываемых колебаниями рейки при переходных процессах в регуляторе топливного насоса, возникающих при вкл.очении передачи, положительный потенциал с выхода элемента 49 поступает на управляющие входы ключей 8, 10 и открывает их. Одновременно с выхода инвертора 50 поступаетотрицательный потенциал, который закрывает кшочи 9, 11, & также воздействует на входы, управляющие частотой ждущих генераторов 4, уменьшает частоту последних до 0,20,25 Гц.

При этом режиме движения машины сигналы с выходов датчиков 20, 25, 26 ускорения, положении рейки и задающего рычага регулятора топливного насоса через суммирующие резисторы 14, 16, l7, 27,, 29,30 и ключи 8, 10 поступают на первые входы 6,7 сравнивающих устрОйс тВ 1,2.

Если при разгоне машины на первой передаче напряжения датчиков ускорения, положения рейки и рь|чага регулятора топливного насоса соответствует точке переключении передачи, срабатывает сравнивающее устройство 2, era компаратор

3 подает управляющий потенциал на вход ждущего генератора 4, который начинает генерировать импульсы. Первый имцульс переводит коммутатор 5 в следующее положение, и с его выхода 46 поступает команда на включение второй передачи.

Следующий импульс появится через 4-5 с.

За это время режим работы двигателя изменится, рейка переместится в другое положение и исчезнет равенство на входах сравнивающего устройства 2, что

l искщочит появление на его выходе второ674943

9 го импульса. Аналогично происходит обратное переключение передачи.

При резком увеличении хода педали подечи топлива происходит резкое кратковременное увеличение хода ("заброс") рейки топливного насоса. В этом случае потенциал от датчика положения задающего рычага регулятора топливного насоса через конденсаторы 19, 32 и резисторы 18, 31 дифференциаторов поступает ло .на вход 6 или 7 сравнивающего устройства 1 или 2, уменьшает величину их потенциала и тем самым исключает случайное переключение передач, вызываемое кратковременным перемещением рейки. 15

При трогании машины с места води- ° тель включает двигатель, ставит педаль подачи топлива в положение "холостой ход двигателя", заем перемешает контроллер 63 в положение, А. При нажатии на 2О педаль подачи топлива контакт 52 размыкается, элемент 51 создает задержку, за время которой система еше продолжает работать по скорости движения машины и по положению задающего рычага регуля-25 тора топливного насоса, По сигналам сравнивакшего устройства 2 реверсивчый коммутатор 5 переключится в положение "первая передача» (так как скорость .. равна нулю) и с его выхода 45 напряжение поступит к обмотке 42 и управляющему входу ключа 38. При появлении положительного потенциала на выходе элементе 51 задержки ключ 48 открывается и подключает к отрииательному полюсу З источника обмотку 42, что вызывает включение первой передачи., Далее система работает так, как было описано выше.

После включения контроллера 63 в положение A коммутатор 5 может оказаться в любом состоянии из четырех возможных (одно неиспользуемое), в том числе и в тех, которые не соответствуют режиму работы машины. Рри этом 45 в зависимости от конкретного состояния коммутатора 5 и режима рабыы машины величина напряжения датчика 41 на входах 6,7 сравнивающих устройств 1, 2 вызовет срабатывание одного иэ них и максимум тремя импульсами, поступившими на суммирующий или вычитаюший входы ком мутатора 5 с выхода сработавшего сравнивающего устройства, он будет переведен в требуемое состояние.

Задержка правильной команды не превысит 0,03 с. Включение же самой передачи произойдет после того как ключ 48 сое10 динит обмотки 42, 43, 44 с отрицательным полюсом источника напряжения.

Если после включения системы в работу коммутатор 5 окажется в четвертом, неиспользуемом состоянии, то все ключи в цепи масштабных резисторов будут закрыты, потенциал, поступающий к резистору 34 будет равен 0 и сравнивающее устройство 1, подав импульс на вычитаюший вход реверсивного коммутато» ра, переведет его в первое состояние.

В дальнейшем работа системы не будет отличаться от описанной выше.

Установка контроллера 63 в положение

А должна производиться при отпущенной педали подача топлива.

При движении. машины с положительным

I ускорением усилитель 23 подает пропорциональный ускорению положительный потенциал на вход суммирующих резисторов

14, 27, который увеличивает общую величину положительного потенциала, поступающего на входы 6,7 сравнивающих устройств 1,2.

В результате этого сравнивающее устройство 2 срабатывает раньше, т. е. переключение на высшую передачу произойдет при меньшем ходе рейки топливного насоса.

При движеллии машины с отрицательным ускорением (т. е. замедлением) усилитель

23 подает на вход суммирующих резистоpDB 14, 27 отрицательный потенць-.ал, который уменьшает общую величину напряжения, поступающего на входы 6,7 сравнивающих устройств 1>2.

В результате этого сравнивающее устройство 1 сработает раньше, т. е. переключение на низшую передачу произойдет при большем ходе рейки топливного насаса.

При увеличении перемещения рейки топливного насоса ллллл скорости движения машины на третьей передаче илн их уменьшенлпл на первой передаче до порога срабатывания сравнивающих устройств 1,2 импульс с нх выходов не проходит на входы 55, 56 реверсивного коммутатора 5, так как вентили 57, 58 закрыты сигналом коммутатора 5 на включение третьей или первой передач. С выхода сработавшего компаратора 3 сравшлваюшцх устройств

1,2 поступает ток к лампам 61,62.

Их свечение оповещает водителя о необходимости переключения вручную диапазона в трансмиссии машины.

Использование устройство повышает качество управлеллия, улучшает динамические качества машины путем псполь67494З

11 зования различных информационных пу>иметров при движении машины под нагруз-. кой и в конце режима движения по инерции при выключенной передаче в коробке передач. 5

Формула изобретения

1. Система автоматического управления ступенчатой коробкой передач транс- о портной машины, содержащая датчики положения задающего рычага регул:ятора и рейки топливного насоса и линейного ускорения и источник постоянного налряжения, подключенные к одним из выводов соответствующих суммирующих резисторов, группы ключей и сравнивающие устройства, выходы которых через вентили соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного коммутатора, каждый из выходов которого через диод соединен с обмоткой одного из электромагнитов исполнительных устройств, соответствующим выходом контроллера и управляющим входом одного из первой группы ключей, рабочий вход каждого из которых соединен с датчиком скорости вращения выходного вала коробки передач, о т л ич а ю ш а я с я тем, что, с цельк> повышения качества управления и надежности вработе,,она снабжена соединенными последовательно конечным выключателем, связанным с задающим рычагом регулятора топливного насоса, элементами

35 задержки, параллельно каждому из которых включен диод, и инвертором,а один из второй группы ключей соединен последовательно с обмотками электромагнитов исполнительных устройств и подйлю 40 чен управляющим входом к выходу первого элемента задержки, другие подключены попарно своими выходами к одному из

12 входов сравнивающих устройств, другие входы которых соединены с источником постоянного напряжения, причем управляюший вход одного из ключей в каждой упомянутой паре соединен с выходом второго элемента задержки, другого — с выходом инвертора, а рабочие входы первого и второго ключей каждой пары соецинены соответственно с другими выводами суммирующих резисторов и выходами ключей первой группы, соединенными дополнительно через резистор с датчиком положения задающего рычага регулятора топливного насоса.

2. Система по и. 1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью исключения случайных срабатываний при резком изменении положения рычага регулятора топливного насоса при движении машины под нагрузкой, она снабжена дифференциаторами, включенными каждый между датчиком положения задающего рычага регулятора топливного насоса и рабочим входом первого из каждой пары ключей.

3. Системапоп. 1, отлич аюш а я с я тем, что, с целью повышения качества управления при различных режимах работы машины, -каждое из сравнивающих устройств выполнено на соединенных последовательно компараторе и генераторе с управляемой частотой, управляющий вход которого соединен с выходом инвертора.

Источники информации, принятые во вни мание при экспертизе

1. Заявка № 1497279/1 1, кл. Б 60 К 41/06,>по которой принято положительное решение.

2. Заявка % 2141164/11, кл. В 60 К 41/06, 1975, по которой принято положительное решение.

674943

Составитель А. Юрчевский

Редактор H. Козлова ТехредМ,. Келемеш Корректор E. Пукач

Заказ 4207/14 Гираж 803 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, -